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光纖|《科學》重磅！從“手指粗”到“頭發絲細”，極細光纖讓人告別痛苦胃鏡

科學胃鏡光纖


光纖|《科學》重磅！從“手指粗”到“頭發絲細”，極細光纖讓人告別痛苦胃鏡


對于很多胃病患者而言 ， 胃鏡是一項讓人倍感痛苦的檢查 。 胃鏡是一條約“手指”粗的管子 ， 經口伸入受檢者的食道、胃、十二指腸 ， 通過光纖成像把檢查情況反映到熒光屏上供醫師分析 。
一種新的成像技術可使人類頭發絲寬的光纖進行3D成像 ， 從而改變醫學檢查和環境監測中廣泛應用的成像 。
【光纖|《科學》重磅！從“手指粗”到“頭發絲細”，極細光纖讓人告別痛苦胃鏡】該系統是由格拉斯哥大學光學組領導的一個國際科學家團隊開發的 。 在近日發表在《科學》雜志上的一篇新論文中 ， 該團隊描述了他們如何利用一種被稱為飛行時間三維成像的過程 ， 從一根多模光纖中創建視頻圖像 。
通常情況下 ， 當光照過一根光纖時 ， 模式之間的串擾會擾亂光線 ， 使圖像無法辨認 。 為了解決這個問題 ， 該團隊使用先進的光束整形技術 ， 將輸入到光纖的激光進行模式化 ， 在輸出端形成一個單點 。 然后這一光點會掃描整個場景 ， 系統測量背向散射光進入另一根光纖的強度 ， 從而給出圖像中每個像素的亮度 。
通過使用脈沖激光 ， 他們還測量光的飛行時間 ， 從而測量圖像中每個像素的范圍 。 這些三維圖像可以在距離光纖末端幾十毫米到幾米的地方記錄下來 ， 具有毫米級的距離分辨率和足夠高的幀率 。
原型系統通過一根40厘米長的光纖以5赫茲的速度傳送圖像 ， 每幀包含大約4000個獨立可分辨的特征 ， 深度分辨率為5毫米 。
目前 ， 多模光纖在校準后必須保持在一個固定的位置 。 未來的研究將著眼于減少校準時間和管理彎曲光纖的動態性質 。 該團隊的目標是與工業界合作 ， 在未來10年內將這項改變世界的研究發展為功能性技術 。
該研究論文題為\"Time-of-flight 3D imaging through multimode optical fibers\" ， 已發表在《科學》期刊上 。
前瞻經濟學人APP資訊組
論文原文：https://www.science.org/doi/10.1126/science.abl3771